多采样率航空重力测量数据的处理与分析

航空重力测量系统由重力、定位、高度、姿态、测量等五个分系统组成，除高度分系统的采样率为1HZ、2HZ可调外，其它分系统的采样率均为1～10Hz可选。本文介绍了测线重力异常的计算模型和计算流程，从垂直加速度、比力、空中重力异常三个方面，对1Hz和5HZ观测数据的处理结果进行了比较和分析，并得出若干初步结论。     

一种附加边界约束和内约束的多中心ERP融合模型

不同技术、不同分析中心得到的地球自转参数（Earth rotation parameters,ERP）往往是不同的,为提供统一的ERP供用户使用,常需对ERP进行融合处理。提出了一种基于多分析中心ERP结果的附加边界约束和内约束融合模型,即先通过参数变换把各分析中心结果转换到相同时刻,考虑到相邻观测时段边界点处ERP应当一致这一特点,施加边界约束,然后对各分析中心的长期解施加转换参数内约束,最后得到多分析中心ERP的融合解。采用从2005—2011年共6 a的7个全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）分析中心的结果进行融合处理,并与IERS C04（International Earth Rotation and Reference Systems ServiceCombined 04）结果进行比较。结果表明,所提出的融合方法计算结果的精度有明显改善。     

利用气象数据计算局部对流层湿延迟的方法

天顶对流层湿延迟是反演大气水汽含量的重要参数。该文通过研究局部地区垂直剖面气象条件的变化特征,提出了一种利用地表实时观测气象数据及历史资料计算当前时刻局部地区垂直剖面气象参数的方法,进而可利用积分方法精确求得该地区对流层湿延迟。通过与当前精度较高的经验模型对比,证明本文提出的方法能有效削弱局部地区对流层湿延迟误差,RMS和Bias误差可分别降低30%、50%左右;由于观测量仅是温度和湿度,故相较于利用GNSS等空间大地观测台站估计湿延迟的方法,本文方法的成本将小许多。     

利用GPS三频数据计算电离层垂直总电子含量变化率

研究了通过采样间隔为1 s的GPS三频载波相位观测数据计算1 Hz电离层垂直总电子含量变化率（RVTEC）的方法,推导了直接采用双频载波相位观测量计算RVTEC的公式,对一般空间环境与电离层活动剧烈两种条件下L1L2、L1L5、L2L5三种载波相位组合计算的RVTEC进行了一致性分析,给出了通过三频载波相位观测数据计算电离层RVTEC的修正方法,比较了X射线太阳耀斑期间RVTEC与由传统方法计算的总电子含量变化率（ROT）响应,在双星串飞编队测高模式下对计算方法进行了应用.结果表明,L1L2、L1L5两种组合之间的一致性较好,由L1L2、L1L5组合计算的RVTEC的中误差约为0.004 TECu/s,RVTEC较ROT更能体现TEC变化的细节,在双星串飞编队测高模式下海面高梯度的计算中,电离层延迟之差可以忽略.

     

无人值守GNSS方法测定射电望远镜参考点

为解决常规射电望远镜归心测量工作耗时耗力的问题,引入GNSS (Global Navigation Satellite System)同步监测技术实现了一种针对射电望远镜参考点的无人值守监测方法.设计了针对GNSS靶标点观测数据的归算方法,包括数据匹配、数据检核以及后续精度评估等步骤,并对2018年佘山25-m射电VLBI (Very Long Baseline Interferometry)望远镜的GNSS靶标点实测数据开展了数据预处理、解析与归心解算等,证明了该方法的可行性.结果表明基于该方法,采用单日内部分(5%)数据(约7600个靶标点),所测定的VLBI望远镜参考点的点位形式精度可达3 mm.总结了针对射电望远镜采用GNSS开展无人值守归心测量先行试验中的一些经验教训,明确了利用该方法测量过程中应该注意的问题,为今后更高精度射电望远镜参考点无人值守归心监测提供重要参考.     

利用GPS多普勒观测值精确确定运动载体的速度

讨论了利用GPS多普勒频移观测值确定运动载体速度的基本原理,估计了这一方法可以达到的精度。为验证该方法的可靠性及稳定性,做了两个试验:静态试验和动态试验,试验中实测动态数据处理采用VAES软件。理论研究和数据处理结果均表明,在卫星分布较好的情况下,载体速度的确定精度可达mm/s。     

地球参考框架ITRF2014结果分析

ITRF2014是地球参考系的最新实现。该框架利用正弦函数估计负荷对台站位置的季节性效应,与ITRF2008相比,可以得到更稳定、精确的速度场;另外,ITRF2014引入了震后形变模型,可以更好地分析测站的非线性运动。本文通过分析发现:ITRF2014其原点相较于ITRF2008,其符合精度为3.5 mm;两种技术(VLBI和SLR)在2010.0历元确定的尺度因子不符值为1.18 ppb;同时,局部测量解与空间大地测量解解算的本地连接向量仍存在较大不符。     

双星跟飞测高卫星在轨初步验证

卫星测高反演重力场的常规做法是利用海面高差求解垂线偏差,进一步计算海洋重力异常和海洋大地水准面高等信息。显然,提高海面高差的测量精度可以直接提升海洋重力场的反演精度。本文给出了双星跟飞卫星测高原理,通过轨道设计使双星星下点跨轨间距(即分辨率)在1′左右,双星同时测量沿其轨道的海面高差及跨轨的星间海面高差,此时轨道径向误差表现为星间或单星历元间的相对轨道径向误差,而与大气传播和地球物理效应等有关的改正项,对于地面轨间距只有1′的双星近似相等,其在海面高差中几无体现,因此海面高差的精度相比于传统的单星测量将有显著提高。利用测高A/B双星的实际观测数据,初步验证了相对轨道径向误差和海面高差中的8项改正的差值误差。结果表明,对于定标阶段约25 km的星下点间距,干对流层、湿对流层、电离层、固体潮、极潮和逆大气压等改正项的差值误差均在5 mm量级;海潮改正差值、海况偏差差值中分别有约1 cm和2 cm的残留误差;对于业务轨道约2 km的星下点间距,相对轨道径向误差约为3 mm,除了海况偏差差值有约0.52 cm的残留误差,其他改正项的差值误差均小于0.05 cm,可完全忽略不计。     

海洋垂直重力梯度异常的计算及其在地形反演中的应用

将测高重力异常、局部大地水准面和垂线偏差作为输入数据,计算海洋垂直重力梯度异常。以中西太平洋海域作为研究对象,对垂直重力梯度异常和海底地形的相关性进行分析,在20~200 km波段范围内利用梯度异常推估海底地形。结果表明,反演地形的相对精度在7.14%左右,在多海山地区精度较差。     

利用多源重力观测数据反演渤海湾地区构造应力场

以最小二乘配置为基础,推导了基于观测信号的自适应融合算法。对渤海湾地区航空重力、陆地重力和卫星测高3类实测数据进行了基于观测信号的自适应融合处理,提高了融合区域重力观测数据精度。采用融合后的重力异常数据反演了渤海湾地区构造应力场,并结合地震历史资料进行初步分析,总结了该地区构造应力场的总体特征。反演结果表明,渤海湾地区构造应力场方向整体上呈现朝北方向,构造应力场清晰显现出郯庐断裂带和张家口-蓬莱断裂带分布,并且在郯庐和张家口-蓬莱断裂带唐山至张家口段构造应力聚集程度高、构造应力值也较大,表明该地区构造运动活跃,与该地区地震活动历史资料相符。